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基于现代技术的水利工程堤防加固与防渗施工方法研究

孙明轩
  
文理媒体号
2025年53期
禹城市水利建筑安装公司 山东省德州市禹城市 251200

摘要:水利工程堤防的安全性和稳定性直接关系到整个水利系统的运行效率与安全性。本文针对堤防渗漏问题,结合现代技术手段,深入分析了渗漏成因,并探讨了加固与防渗施工的关键技术。通过研究劈裂灌浆、高压喷射注浆等加固技术,以及防渗帷幕灌浆和砼防渗墙等防渗技术,提出了科学合理的解决方案,为提升水利工程堤防的整体性能提供了理论支持和技术指导。

关键词:现代技术;水利工程;堤防加固;防渗施工;方法

1 水利工程堤防渗漏成因分析

1.1 设计层面因素

设计环节作为堤防工程的源头性工作,其技术方案的科学性直接决定工程防渗性能。部分早期堤防工程因设计经验不足,未能充分考虑流域水文特征与地质条件的动态变化,导致防渗结构选型偏差。例如在软土地基区域仍沿用传统重力式坝体设计,未采用复合地基处理技术,运营后易因不均匀沉降产生贯穿性裂缝。技术参数取值不合理也是常见问题,如防渗墙厚度设计未通过渗流有限元模拟验证,或对坝基断层破碎带的处理方案缺乏针对性,导致实际渗透系数远超设计阈值。更有甚者在设计阶段忽视现场勘察数据,将实验室理想工况直接套用于复杂地质环境,如某南方水库堤防因未考虑红层软岩遇水软化特性,采用常规混凝土防渗墙设计,运行五年后墙体出现大面积溶蚀渗漏。

1.2 材料质量因素

原材料质量是构筑堤防防渗体系的物质基础,其性能缺陷将直接削弱工程抗渗能力。近年来堤防工程中暴露出的"豆腐渣"现象,多与材料质量把控失效相关:水泥强度等级未达设计要求,28 天抗压强度不足32.5MPa;砂石骨料含泥量超标,部分工程砂料含泥量高达 8% (规范限值 3% ),导致混凝土密实度下降;外加剂选用不当,如在低温环境下使用早强剂剂量不足,造成墙体浇筑后出现冻融裂缝。更有甚者为降低成本,刻意减少水泥用量或掺杂粉煤灰等替代材料,使防渗墙浆体结石率低于 85%

1.3 施工技术因素

施工过程的规范性是保障堤防防渗效果的关键环节,地基处理不到位常成为渗漏隐患的导火索。在砂卵石地层采用常规钻进工艺,未实施跟管钻进导致孔壁坍塌,形成灌浆盲区;清基不彻底使堤基存在20cm以上的软弱夹层,直接影响防渗墙与地基的结合紧密性。施工环节的无序性同样加剧渗漏风险,如高压喷射灌浆未按"先序孔后序孔"的顺序施工,造成墙体搭接处出现10cm以上缝隙;混凝土浇筑时未严格控制平仓振捣时间,局部漏振形成蜂窝麻面,渗透通道由此产生。施工效率与质量的失衡也不容忽视,某工程为赶工期将喷射灌浆提升速度从 5cm/min 提高至 10cm/min,导致水泥浆与土层未能充分搅拌,墙体均匀性严重下降,围井抽水试验显示其渗透系数仅达到设计标准的 60%

2 现代堤防加固技术应用研究

2.1 劈裂灌浆加固技术

劈裂灌浆加固技术通过液压作用将堤体沿预定轨迹劈开,形成连续的防渗帷幕,适用于处理全坝体渗透破坏严重的堤防工程。施工时采用地质钻机按梅花形布置灌浆孔,孔距控制在 2-3m ,孔径不小于 110mm ,先导孔需深入坝基以下 5m 以探明地质结构。灌浆压力根据堤身土料性质动态调整,粘性土堤段起始压力宜为 0.2- 0.3MPa,砂性土堤段可提高至0.4- 0.6MPa,通过逐步升压使堤体产生塑性劈裂,裂缝宽度控制在5- 15mm。浆体采用水泥粉煤灰混合浆液,水灰比1:1- 1.5:1,掺加 3% 膨润土改善流动性,灌浆过程中严格控制单位吸浆量,当达到 20- 30L/min 且持续 30 分钟时终止该段灌注。此技术特别适用于坝体存在多处散浸、管涌的复杂工况,某病险水库加固工程应用后,堤体渗透系数从 1×10-3 cm/s 降至 5×10-6 cm/s 以下,坝坡稳定性安全系数提升至1.35 以上。

2.2 高压喷射注浆加固技术

高压喷射注浆加固技术借助高压发生装置,将水泥基浆液以20- 40MPa的压力从特制喷嘴喷出,通过射流切割搅拌土体形成柱状固结体。该工艺按喷射方式分为旋喷、定喷和摆喷三种形式,堤防工程中多采用三重管法施工,即同时喷射高压水流、压缩空气和水泥浆液,有效加固直径可达1.2-2.0m 。施工前需进行现场工艺试验,确定提升速度(10- 20cm/min)、旋转速度(10- 20r/min)和浆液水灰比(1:1- 1.2:1)等关键参数。其技术优势显著:无需开挖即可在地下形成连续防渗体,对既有堤防扰动小;设备集成度高,可采用履带式钻机实现全地形作业;单桩施工成本较传统防渗墙降低 30%-40% 。某城市防洪堤加固工程采用此技术后,单台班成桩效率达80 延米,墙体渗透系数稳定控制在 1×10-6cms 以下,且施工期对堤防正常运行无影响,体现出良好的技术经济性。

3 现代防渗施工技术应用分析

3.1 防渗帷幕灌浆技术

防渗帷幕灌浆技术是处理砂砾石地层或大颗粒岩基渗漏的有效方案,其核心在于通过钻孔将防渗材料注入地层孔隙,形成连续的防渗屏障。施工时首先进行先导孔钻探,采用金刚石钻头取芯分析地质结构,确定帷幕深度需穿透透水层进入相对隔水层不少于 3m 。帷幕布置采用双排孔梅花形排列,主孔距 1.5-2.0m ,副孔位于主孔中间,形成交叉防渗体系。灌浆材料以42.5 级普通硅酸盐水泥为主,根据地层渗透性调整水灰比,对孔隙率大于 20% 的砂砾石层采用 0.8:1 浓浆,对裂隙发育岩层采用 1.2:1 稀浆。灌注过程采用"自上而下、分段卡塞"工艺,段长控制在 5- 10m,灌浆压力从0.5MPa 逐级升压至 1.5MPa,当注入率小于 0.4L/min 并持续 30 分钟时结束该段作业。某水电站坝基防渗工程应用此技术后,形成深度35m、厚度8m的防渗帷幕,使坝基渗漏量从 120L/s 降至 5L/s 以下,渗透系数达到 1×Ω 10⁻⁷cm/s 的设计要求。

3.2 砼防渗墙技术

砼防渗墙技术作为地下隐蔽工程的关键工艺,其施工难度体现在三维空间作业的不可视性,需采用专用成槽设备在水下完成墙体浇筑。施工前需设置导向槽,采用液压抓斗或冲击钻机成槽,槽段长度 6-8m ,墙体垂直度偏差控制在 1/300 以内。针对不同地质条件选择成槽方式:软土地层适用液压抓斗法,硬岩地层则需采用冲击反循环钻进。墙体材料多选用C20- C30 防渗混凝土,掺入 6% 膨润土改善和易性,坍落度控制在18- 22cm,采用导管法水下浇筑,保证混凝土面上升速度不低于 2mh 。该技术具有显著优势:采用全封闭式施工,施工期对周边水体污染小;液压设备作业噪音控制在70 分贝以下,符合城市施工环保要求;适用地质范围广,从淤泥质土到微风化岩均可施工。某城市堤防加固工程采用80cm厚砼防渗墙,在复杂地层条件下实现单日成槽 120m2 ,墙体完整性检测合格率达 98.5% ,体现出高效安全的技术特性。

结语:

综上所述,通过前述研究可以看出,现代技术在水利工程堤防加固与防渗施工中的应用具有显著的效果。无论是劈裂灌浆、高压喷射注浆,还是砼防渗墙技术,均展现出适应复杂地质条件的能力,同时满足高效、环保的施工要求。这些技术不仅提高了工程的整体质量,还有效降低了后期维护成本,为水利工程的安全运行提供了可靠保障。未来,随着新材料和智能化设备的不断发展,堤防加固与防渗技术将进一步优化,为水利工程建设注入新的活力。因此,持续关注技术创新并加强实践应用,将是推动行业发展的关键所在。

参考文献:

[1]李兴国.基于现代技术的水利工程堤防加固与防渗施工方法研究[J].城市建设理论研究(电子版),2025,(16):214- 216.DOI:10.19569/j.cnki.cn1 9313/tu.202516071.

[2]许飞雄.防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2025,(16):217- 219.DOI:10.19569/j.cnki.cn1 9313/tu.202516072.

[3]黄进华.防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用探讨[J].治淮,2024,(08):53- 55.

[4]毛玉增.基于防渗截渗技术的水利工程堤防加固处理研究[J].珠江水运,2024,(15):82- 84.DOI:10.14125/j.cnki.zjsy.2024.15.037.

[5]罗操,白雪彬,何孝龙.防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理中的应用[J].水电站机电技术,2023,46(02):94- 97.DOI:10.13599/j.cnki.1 - 5130.2023.02.026.

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